Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Потенциалы Льенара-Вихерта
Потенциалы Льенара-Вихерта

Описание

Потенциалы Льенара-Вихерта – скалярный и векторный запаздывающие потенциалы, определяющие электромагнитное поле, создаваемое произвольно движущимся в вакууме зарядом. Найдены А. Льенаром и Э. Вихертом.
Силовой потенциал φ в точке 2 определяется зарядом q1 в точке 1
Рис.1.
Будем полагать, что некоторая частица, которой может быть условно присвоен заряд q1, помещена в начало координат (рис. 1). Тогда потенциал определяется следующим образом:
,
Потенциалы Льенара-Вихерта в точке r определяются следующими формулами:
где е – величина заряда, R=r – r’ – вектор, проведенный в точку наблюдения r из точки местонахождения заряда r’ в некоторый момент времени
r – скорость заряда в момент времени t’. Выражения для потенциалов Льенара-Вихерта могут быть записаны в 4-мерной релятивистски ковариантной форме:
Где ui – 4-вектор скорости заряда; Rk – 4-вектор с компонентами [c(t – t’), - (r – r’)], удовлетворяющими условию
Потенциалы Льенара-Вихерта приводят к следующим выражениям для напряженности электрических и магнитных полей:
Где v=∂v/∂t’ и все величины, входящие в правые части этих формул, относится к положению заряда в момент времени t’.
Электромагнитное поле, создаваемое точечным зарядом, состоит из двух частей разного характера. Первая часть не зависит от ускорения заряда и убывает как 1/R2. Эта часть соответствует полю, создаваемому равномерно движущимся зарядом. Вторая часть поля, зависящая от ускорения заряда и убывающая как 1/R, описывает электромагнитные волны, излучаемые зарядом.

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Применение эффекта

При ускорении электрона происходит поперечная – геометрическая модуляция продольных электрических волн с образованием поперечных электромагнитных волн. Таким образом, хорошо знакомые нам поперечные электромагнитные волны это вторичные волны, возникшие в результате геометрической модуляции первичных продольных волн. Этим снимается проблема возникновения поперечных волн в любой среде, что явилось предметом острейших дискуссий на протяжении более ста лет. Магнитное поле, действующее на электрон, как гироскопическая сила, т.е. перпендикулярно скорости электрона, в данной модели вычисляется при помощи запаздывающих силовых потенциалов Льенара-Вихерта по законам классической волновой механики и акустики. 
Круговая поляризация, состояние распространяющейся электромагнитной волны (например, световой), при котором концы её электрического и магнитного векторов Е и Н в каждой точке пространства, занятого волной, описывают окружности в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Круговая поляризация света

Рис.1.
Если свет испускается малым зарядом, движущимся по окружности, то электрическое поле описывает спираль. Так же колеблется и магнитное поле (не показано) (см. рис.1).

Реализации эффекта

Запаздывающие потенциалы − потенциалы переменного электромагнитного поля, учитывающие запаздывание изменений поля в данной точке пространства по отношению к изменению зарядов и токов, создающих поле и находящихся в др. точках пространства.
Запаздывающие потенциалы характеризуют это поле наряду с напряжённостями электрического и магнитного полей (Е и Н). Если в некоторый момент времени t происходит изменение в распределении зарядов или токов, то на некотором удалении от них, вследствие конечной скорости (с) распространения электромагнитного поля, это изменение проявится не сразу, не в тот же момент t, а с некоторым запаздыванием. Поэтому значение потенциалов в момент t в данной точке пространства, находящейся на расстоянии R от источника поля, определяется плотностями заряда и тока, которые имелись в предшествующий момент времени t = t − R/c. Здесь R/c − время запаздывания, т. е. время, необходимое для того, чтобы возмущение электромагнитного поля достигло точки, в которой измеряется поле. Подобного рода потенциалы называются запаздывающими потенциалами. Если заряды и токи непрерывно распределены в пространстве, то потенциалы определяются суммированием (интегрированием) элементарных запаздывающих потенциалов, создаваемых зарядами и токами в отдельных очень малых объёмах пространства.

Потенциалы электромагнитного поля (скалярный и векторный) - характеристики электромагнитного поля, через которые выражаются напряженности электрических и магнитных полей.
Скалярный потенциал векторного поля Е  — это скалярная функция φ такая, что во всех точках области определения поля
,
где  обозначает градиент φ. Иногда в физике потенциалом называют величину, противоположную по знаку.
Векторный потенциал — это векторное поле, ротор которого равен заданному векторному полю. Он аналогичен скалярному потенциалу, который определяется как скалярное поле, градиент которого с обратным знаком равен заданному векторному полю.
Формально, если v — векторное поле, векторным потенциалом называется векторное поле A такое, что
Если A является векторным потенциалом для поля v, то из тождества
(дивергенция ротора равна нулю) следует
то есть v должно быть соленоидальным векторным полем.
Для любого соленоидального векторного поля, удовлетворяющего определённым условиям, существует векторный потенциал. В частности, его существование зависит от области, на которой определено поле — в случае многосвязной области потенциал вихревого поля обычно не существует.

Литература

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. - М.: Наука, 1973. - 504 с.

2. Тамм И. Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1976. - 660 с.

3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т.6. Электродинамика.- М.: Мир, 1966. - 344 с.

4. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Высшая школа, 1992. - 416 с.

5. Джексон Дж. Классическая электродинамика. М.: Мир, 1965. 702 с.

6. Физическая энциклопедия. под ред. А.М. Прохорова, том 2. – М.: «Большая Российская Энциклопедия», 1998. Стр. 619 – 620.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина